TW445426B - Capacitance sensing type pointing device - Google Patents

Description

五、發明説明（） 本發明係爲一種可用來控制電腦游標之指標裝置*尤 指一種電容感應式指標裝置。 指標裝置（pointing device)通常是被用控制電腦畫 面上的游標或是影像的移動，常用的指標裝置包含有滑鼠 (mouse)，軌—跡球（track ball)，數位板（digitizer) ’ 搖 桿（〗07 31；41〇，點搖桿(^0丨[113(；41〇等等。其中點搖桿的 體積是所有指標裝置中最小的，因此很容易的可以安裝在 電腦鍵盤上。點搖桿通常是由一個很小的垂直搖桿或按鍵 以及數個用來感測搖桿搖動方向的壓感式電阻（pressure sensitive re sis tor)所構成。這些壓感式電阻通常是安裝 在搖桿底端的四週，當搖桿的上端被朝某一方向壓動時， 這些壓感式電阻會感受到不同的壓力因而使電阻値產生相 對應的變化，經由定期的測量這些電阻値以及計算它們的 變化就可以得知搖桿被壓動的方向以及壓動力量的大小· 由這些資料就可產生相對應的控制信號以控制電腦游標的 移動。 點搖桿使用壓感式電阻的缺點是它需要靠施於搖桿 頂端的壓力大小而非搖桿頂端的移動量來控制游標的位移 量，因此使得游標的位移不易受到精確的控制，這是由於 手指對位移量的控制遠比施力大小的控制來的精確。 因此本發明之目的是在提供一種可由搖桿頂端的移 動量來控制游標位移的電容感應式指標裝置以解決上述問 題· 經濟部中央標箪局R工消費合作社印策 圖 意 示 之 置· 裝圖 標面 指 式 應 感2- 月容線 ΪΗί電切 說明沿 單發'if 簡本圖 之爲爲 式1 2 圖圖圖 剖 之 圖 視· 上圖 之視 板底 基之 路蓋 電上 之之 置置 裝裝 標標 指指 明明 發發 本本 爲爲 3 4 圖圖 適 度 尺 本 苹 標 -f

S N 五、發明说明（） 圖圖圖 圖獨 考意 參示 請之 ο 1Λ _ 置 圖 至 圖 。指 "'爲 圖 標 裝’ 標圖 指面 式釗 應之 感2 容2 電線 明切 發沿 本10 爲置 裝 指 爲 則 4 圖 而 圖 視 上 之 2 1 Λ 板 基 路 電 之 ο 置 裝 標— 指1 爲置 3裝 圖標 圖 視 底 之 4 —1 蓋 上 之 置 裝 標 指 ，上 2 2 8 - 板板 基基 路路 電電 I於 有裝 含安 包式 ο方 11 的 搖 可 Unu! 種 2' 1於 板8* W 。圓 6 ~ 1於 以置設 蓋測 上一 膠及 塑以 18第 置一 位 心 圓 1 有 含 包 之 上 向 方 5 C與分互刻化 ΧΛ側昀係相輊氧 (-~ 方286 泊止 側之X及11銅防 之_反* 6置由以 上之相上2U是金 向反向8a4M都鏡 方相方182^線是w U'接或 f方與圓23連鎮 口 8』 ，乙

M I 一 I 3四以积！基製 電S A係連*1所 導|向向由接式 ,三，方方經連方側第丨YY別B的 | -向-i; & 導 丨裝20圓 1置片於 薄設 電22 導片 -薄 第電 片 3圓28片、薄可 L'l於片薄34電面 I設薄電、導表 ,、'、26電導32的的 ^片導。.有泊 4L薄下直ο所銅 2-一 登 3 2 ， 電一垂 较濟部中央杧準扃負工消费合作社印紫 上蓋14是由塑膠材質製成，它是以一 式安裝於基板的圚心18上。上蓋14包含有 的硬圓片40，一圓形週邊46圍繞在圓片40 可搖動的方式將圓片40固定於基板12之上 的搖桿42設於圓片40的上端*以及一向下 44 ·搖桿42是位於圓心18的上方，它可被 爲中心朝向各個方向搖動上蓋14的圓片40 則是向下觸接於圓心1 8之上闬來使上蓋14 爲中心朝向各個方向搖動。圓肜週邊46具有 可適度被拉長或壓縮•它的功能有如一個圓 種可搖動的方 一略呈扁平狀 的四週以一種 ，一向上凸起 凸起的支撐點 用來以圓心18 ，而支撐點44 得以以圓心18 相當的弹性· 形的彈簧，用 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I)

本紐尺舰财關(CNS)M·· (21GX 297公疫) 厶45厶2 6五、發明説明（） A7 B7 來將圓片40、搖桿42及支撐點44維持在一個近似垂直的 位置，並允許圓片40在一個預定的角度內四處搖動。 50 片 層 的 第 及 成 導 容 C2 個 50絕 各 下 電 C4 電 上蓋14之圓片40的底邊48設有一圓形的上導電薄片 它的外徑和圖3所示的導電薄片部分相同*上導電薄 係由襄電材質例如像是鋁泊所構成，它的表面塗有一 緣薄膜，用來防止上導電薄片50直接觸及基板12上 個導電薄片》上導電薄片50涵蓋於第一導電薄片20、 導電薄片22、第三導電薄片24、第四導電薄片26以 導電薄片28之上*上導電薄片50與第二導電薄片形 電容C1、與第二導電薄片22形成一電容C2、與第三 薄片24形成一電容C3、與第四導電薄片26形成一電 、以及與下導電薄片28形成一連接電容C0,電容CI、 C3及C4係分別與連接電容C0相串連1圖5顯示這五 容的等效電路52。 讀 先 閲 背 之 注 意 事 項 再 裝 頁 4 τ ί i t i I \ k. % 将 合 ϋ. 印 構 積 桿 搖 得 兩 減 蓋 以 値 該 ，成4動其片小丨同，方 行互比被會反其， 平相反著離相得値 爲間成跟距的使容 均片離會的向此電 CO薄距40間方因的 S體的片動-容 4導間Μ薄搖大電 e二片@體在加之 3與薄時導•會向 C値體π片加離方 、容導fi兩增距一 C2電二Μ下會的某 ，的和Μ上値間量 I容而j的容片測 ^電，1上電薄著 1¾種比U向的體藉 m這正W方間導， 位兩2 ^ ^ 4 *ΓΤΤ »34 上上桿 向向搖 力反4½ 該及1 在以蓋 40向上 正出 的算 向的 方確· 一精度 某以角 得可的 搖測就上 的時則向 片 圓 是 或 2 4 桿 板型的電容結 重疊區域的面 。因此•當搖 帶動，此時在 減小1因此使 方向上的上下 間的電容値會 就可以知道上 置。而如果可 個電容的電容 或是圓片40在 上蓋14在某一方向上的位置或是角度通常會被解釋 爲使用者在該方向上希望推動電腦游標的速度，也就是說 搖桿42在某一方向上被搖動的角度越大，電腦游標在電腦 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4现格·（ 21 0X297公座） 4 6 A7 B7 五'發明説明（) 向，-四 方2上這 應？向量 !'!0'方測 相20的由 上片直經4 幕薄垂。C4· 銀電互向及度 確 m 以 可 就 上24也個 算 的 S是力ί蓋 動6义薄上 移？是電 及就導εa III:0 被 就 也 向所 成X 構在 ¾-相方C3角 ，個-Y'的 中四及2上 3園向C向 il周方 '方 • > II ^8 X c Y *心、容及 快圓向電向 越在方的方 經濟部中央標準局貝工消费合作社印繁 請參考圖5β圖5爲圖1指標裝置10電容部分之等效 電路圖•電容Cl、C2、C3及C4係分別與連接電容c〇相 串連*這五個電容都是可變電容，它們的個別電容値隨著 上蓋14的上導電薄片50與基板12上各個導電薄片間的距 離而產生變化•其中構成電容C0的下導電薄片28由於是 勻稱的設匱於圓心丨8的上方，它和上導電薄片50間的平 均距離在搖動時不會有很顯著的變化，因此電容CQ的電容 値可以大略視爲是定値*而電容Cl ' C2、C3及C4也是很 勻稱的設置於圓心18的西個相互垂直的方向，它們的電容 値在上蓋14處於直立狀態時是一樣的*電容Cl、C2，C3 及C4與電容C0所構成的四個串連霉容CIO、C20、C3 0及 C40可分別由下列的^四個式子來表示： C10=CI*C0/(C1+C0) 020 = 02*00/(02^0) C30=C3*CO/(C3*CO) C40=C4*CO/(C4+CO) 這四個串連電容CIO，C2Q、C3G及C40可分別由四 對連接線30-33、32-38、34-38及36-38測得#由芒電容 C0可大略視爲是定値，因此電容Cl、C2、C3及C4可分別 由下列的四個式子計算出來： ci-cio*co/tco-cio> C2=C20*CO/(CO-C20) ΛΑ5426 A7 B7 五、發明説明（） C3=C30*C0/(C0，C30) C4 =C40*C0/(CO -C40) 當上蓋14被搖動時’上導電薄片51)與構成電容Cl、C2 · C3及C4的導電薄片間的距離會產生相互對稱的變化，因此 當計算得知電容Cl 、C2，C3及C4在某一瞬間的電容値 時’就可以得知上蓋1 4在該瞬間所在的角度。 S2容 關霄 開將 I來 ，用 i s 流關 電開 定一 彳一另 容6^1供及 電置1提以 一裝DR來Θ 示量另Λ 顯測r64c ί,6壓源J * 。電流1 @6値考電4¾ fi容參7 I電一 ’, 的有接流電 f C接連電¾ 容端電於口 電一互設ct 一其相 τΑηί 一 T PV S 測62容 來器電 用較W 60比測 置一量 裝有欲 t含一 ilft包與 在開始測量電容C的電容値前，開關S2會被斷線而 開關S1則會被連接以釋出存留於電容C內的電荷，使電容 C二端的電壓爲〇 ·開始測量時，開關S1會被斷線而開關 S2則會被連接以使定電流i能對電容C充電，而此時另一 計時器（未顯示）則會開始計時。在持續充電的情況下，當 電容C的電位超過參考電壓Vr後，比較器62會產生一輸出 訊號用來中止計時器的計時動作*由於電流i爲定値，因 此電容C的充電時間和它的電容値成正比·因此由計時器 所得的充電時間就可以得知電容C在某一時刻的的電容 値· 請參考圖7 ·圖7顯示圖1測量裝置16之電路圖》測 量裝匱16經由連接線30、32、34、36及38與電容CH， C2 0，C3Q及C40相連接，而每一電容均連接至一電容測量 裝置60用來測量各個電容的電容値•測量裝置16另包含 有一控制電路8彳電連接於各個電容測跫裝置6 0用來控制 電容測量的程序，測釐各個電容的充電時間以計算各個電 6 本紙張尺度遑坷中a國家標準（CNS ) A4此格（2IOX297公ft } △ Λ5 6 Α7 Β7 五、發明説明（） 傳 會J® 號制 信控 標來 旨用 ί ) 些示 這顯 ’未 號r 信腦 5 0 1 旨的。s _M 應相用 對16的 相置它 生裝其 產量作. 並測是 値與或 容個移 電一位 的到的 容輸標 電頻決 個’來 每置度 量位速 劁的動 內上搖 期向或 1方度 的Y感· 率JS敏次 頻向如ο ί 6 定^较.- 預SX求 個在需 TI4的到 在蓋用0^ 會上使2 6定由秒 丨決是每 ;以常由 値通是 容小般 電大一 旳KJ， #0 ΰΜ 容率定 置 裝 量 測 秒 每 uhr 容 電 的 上 ο 1ί 匱 裝 標 指 置 裝 C標 容指 電的 存動 留搖 只向 以方 可X 它試 容 電 或 它 僅互 化個相 變一個 種爲四 多成於 很它置 有使將 以C以 可及可 列:1也 測接會 向連能 方將可 在而很 它去這 進除但 增J， ί〆ο 以可5 個也片 八28薄suif ¾¾導 ®tr上ΛΥ 加連 增外線 容Itfc導 電。根 例能垂定線

{請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 以上所述僅爲本發明之較佳實施例，凡依本發明申請 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應靨本發明專利之涵 蓋範圍。 經濟部中央櫺率局貝工消费合作杜印裝 ΛΛ-, I本 準 一揉 家 囡 囡 中 用 適 一！ ft 公 7 29

Claims (1)

1. Δ45426 A B CD ..U 1 y. 一 Μ 一 -r if」 六、申請專利範圍 1、一種電容感應式指標裝置，其包含有： (1) 一電路基板，其上包含有一圓心讲一第—導電薄片 設於該圓心於一第一方向上之一側、以及一第二導電薄片 設於該圓心於一第二方向上之一側； 心 圓 之 板 基 路 S 該 於 裝 安 式 方 的 動 搖 可 種一 以 蓋 上 上電 該導 ，上 片該 薄而 電’ 導容 上電 二 有第 設一 上成 其形 ，片 邊薄 底電 一導 有一 含第 包該 蓋與 上片 該薄 ’電 上専 容 二 第i 成 形 片 薄 K ptr 導二 第 該 與 片 薄(3片 容 S ΙΡΠΓ· 以 IS一 第 該 量 測 來 用 片 薄 匡 導二 第 該 及 以 片 薄 ί 導 上 該 於 接 J— 達 Ba njinr 置 裝 量 rfu i 第第 該該 與變 片改 薄而 電此 導因 上並 該化 ，變 :時生 號動產 信搖會 標被離 指蓋距 之上之 應該間 對當片 相中薄 生其電 第 及 第 及 產 導.電. 並 一 換指 轉該 値於 容映 電反 之其 得將 所並 量置 測位 將的 可上 則向 置方 裝二 量第 測及 該I 而第 ’該 値於。 容蓋中 電上號 之該信 容成標 設以 邊得 底蓋 蓋上 上該 該使 ’以 置上 裝之 標心。 指圓動 51該搖 述於向 所接方 項觸個 1點各 第撐向 @支朝 、心 利起中 專凸爲 請下、L' 申向圓 ¾一該 2'有以 含心動 包圓搖 蓋該向 上於方 該位個 ，桿各 置搖向 裝之朝 標起心 指凸中 之上爲 述向心 所一圓 項有該 1設以 第端來 圔上用 範其係 利*桿 專片搖 請圓該Ξ ? 如扁方 3 1上 (請先閲讀背面之注意事項再蜞窝本頁) 經濟邾中央標準局負工消费合作社印製 4'如申請專利範圔第1項所述之指標裝置，該電路基板另 包含有一下導電薄片設於該圓心之上，該下導電薄片與該 上蓋之上導電薄片間形成一連接電容，該連接電容係與前 述第一電容相串連，而該測量裝置則係電連接於該下導電 薄片及該第一導電薄片用來測量該相互串連之第一電容及 連接電容並產生相對應之指標信號 S 本紙張尺度適用中國困家揉準(CNS)A4规格(210X297公釐) d45A26 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 5_如申筘專利範圔筇1項所述之珩欏裝置•該—m跔基板 另包舎-有~第^辱g薄忤•設於該團4於一·第二方向上之— 側•該第二眷電薄，片闵該上辱電薄片形喊~第二m帘•而 該測量豉置亦m連接於該第二導，竭.薄片用來測量該第二m 麻並將脚s所历之第~電脔及第二電夜_政__電麻値轉換成詖 上盖於詖第~方阵及第~方向上的位置並將π庾映於詨is 襯號中η 向 方 二 第 該 置 裝 標 指 之 述。 所直 項|垂 士互 第相 圍向 範方 利一 專第 請之 申述 如前 、與 向該 方算 二計 第確 該精 ’以 置得 裝置 標裝 指i 5 之測 t匿* 述該 所使 項以。 5-1反度 第相角 圍向的 範方上 利一向 [β与 請之一 申述第 如前於 、與蓋 W係上 置上 裝該 置定 測決 該以 ’値 置容 裝電 標之 指容 之電 述一 所第 項該。 1量置 第測位 圍內的 範期上 利週向 專之方 請定一 申預第 如一該 、於於 S-係蓋 鋰濟部中央揉率局属工消费合作社印製 9也、一種電容感應式指標裝置，其包含有： (1) 一電路基板，其上包含有一圓心，一第一導電薄片設於 該圓心於一第_方向上之一側，一第二導電薄片設於該圓 心於一第二方向上之一側，以及一下導電薄片設於該圓心 之上； (2) —上蓋以一種可搖動的方式安裝於該電路基板之圓心 上，該上蓋包含有一底邊，其上設有一上導電薄片，該上 導電薄片係涵蓋於該第一導電薄片，第二導電薄片以及下 導電薄片之上，該上蓋-與該第一導電薄片形成一第一電 容、與該第二導電薄片形成一第二電容、以及與該下導電 薄片形成一連接電容，該第一電容與該第二電容係分別與 該連接電容相串連：以及 9 本紙張尺度逋用中國國家#準（CNS M4規格（210X297公釐） -----------^--^------V------^ti {请先閨讀背由之注意事項再填窝本頁) Λ4542 6 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (3) —測量裝置電連接於第一導電薄片、第二導電薄片以及 該下導電薄片，其係用來測量該第一電容與連接電容所構 成之第一串連電容以及該第二電容與連接電容所構成之第 二串連電容，並產生相對應之指標信號； 其中當該上蓋被搖動時，該上導電薄片與該第一導電薄片 及第二導電薄片間之距離會產生變化，並因此而改變該第 —串連電容及第二串連電容之電容値，而該測量裝置則可 將測量所得之第一串連電容及第二串連電容之電容値轉換 成該上蓋於該第一方向及第一方向上的位置並將其反映於 該指標信號中。

   m、如申請專利範圍第所述之指標裝置，該第二方向 係與該第一方向相反以使該測量裝置得以精確計算該上蓋 於第一方向上的角度。 立、如申請專利範圍第;先所述之指標裝置，該第二方 向係與該第一方向相互垂 «!!_、如申請專利範圍 板另包含有一第三導電 側，一第四導電薄

   經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 之 —側 成一 別電 四串 換成 於該 ，該第三及第四導 第三串連電容及一 連接於該第三及第 連電容；該測量裝 該上蓋於該第一方 指標信號中。 項所述之指標裝置，該電路基 設於該圓心與該第一方向相反 於該圓心與該第二方向相反之 片分別與該上、下導電薄片形 串連電容，而該測量裝置亦分 電薄片，並可測量該第三及第 將測量所得之四電容値精確轉 第一方向上的角度並將其反映

   本紙張尺度適用中《國家標準(CNS>A4规格(210 X 297公釐) ...........-......“——裝................ΤΓ----------------象 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)